基于ape的中深孔爆破振動分析與控制

基于ape的中深孔爆破振動分析與控制

1礦體地質(zhì)特征目前，公豐山煤礦主要采用深度礦床，主井深度為1000m。這是中國最大的金屬礦山之一。礦體位于青山背斜的軸部,賦存于石炭系黃龍組～船山組層位中,呈似層狀產(chǎn)出。礦體走向NE35°～40°,兩翼分別向北西、南東傾斜,中部傾角較緩,而西北及東南邊部較陡,最大傾角達30°～40°;礦體沿走向向北東側(cè)伏,側(cè)伏角一般10°左右。礦體賦存于-690～-1007m標高,其水平投影走向長1810m,最大寬度882m,最小寬度204m,平均厚度34m。礦體主要為含銅磁黃鐵礦、含銅蛇紋石和含銅矽卡巖,直接頂板主要為大理巖,底板主要為粉砂巖和石英閃長巖。原巖應力在方向和量級上主要受地質(zhì)構造控制,量值在30～38MPa。最大主應力方向與礦體走向大體一致,為NE-SW方向,近似水平,屬高應力區(qū)。冬瓜山礦采準巷道在高圍巖應力及頻繁生產(chǎn)爆破產(chǎn)生的振動等因素綜合作用下,其穩(wěn)定性問題是當前制約礦山實現(xiàn)達產(chǎn)目標的關鍵環(huán)節(jié)之一,也是影響礦山安全生產(chǎn)的重大隱患之一。為滿足生產(chǎn)實踐,目前該礦井下生產(chǎn)采用大爆破落礦方式。由于單次爆破段藥量大,產(chǎn)生爆破振動較大,可能對采準工程和地表建筑物的穩(wěn)定性造成破壞性影響,導致支護工作量加大,不僅影響礦山生產(chǎn),而且?guī)砗艽蟮陌踩[患,因此研究爆破振動對采準巷道的影響,得出不同爆破方式下爆破振動對采準巷道的破壞判據(jù),提出爆破振動作用下采準巷道的合理支護形式,對冬瓜山礦的產(chǎn)能保障具有重要意義。2測試系統(tǒng)的構建測試系統(tǒng)一般組成為傳感器、中間交換器(放大器)及記錄裝置三個部分,選用四川成都中科動態(tài)儀器有限公司生產(chǎn)的EXP3850爆破振動記錄分析系統(tǒng)。該測試儀主要用于對地震波、機械振動或各種沖擊信號進行記錄與數(shù)據(jù)分析、結果輸出、顯示打印、存盤的便攜式儀器。可三通道并行采集,最高采樣率50kHz;A/D分辨率12Bit,分4段存儲,每段16k數(shù)據(jù),現(xiàn)場可用筆記本電腦經(jīng)RS232串口直接設置采樣率、量程等參數(shù)。直接與壓力、速度、加速度等各種傳感器相連,并將其模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進行存儲,再經(jīng)自身的RS232接口和筆記本電腦(或臺式電腦)通訊,由計算機進行波形顯示、譜圖顯示波形的各種特征參數(shù)及測試結果的表格顯示、打印和存盤等。圖1為該測試系統(tǒng)照片。選定56#勘探線6#采場進行爆破振動監(jiān)測,為研究爆破振動對鑿巖硐室和出礦水平巷道穩(wěn)定性的影響,在-760、-825m水平分別布置了5組測點,每組測點兩個,布置在巷道頂板和邊幫,具體如圖2,圖3所示。3爆破振動測試在井下,為保證爆破地震波質(zhì)點振速的準確觀測,確保傳感器固定良好,在測點處打孔,預埋固定螺栓,爆破振動測試時將傳感器旋入螺栓即可。由于整個測試工作只能根據(jù)礦山生產(chǎn)安排和爆破參數(shù)優(yōu)化試驗進行,不能影響礦山正常生產(chǎn),因此,爆破振動測試所得到的結果也是根據(jù)實際爆破后產(chǎn)生的震動的測試而得來的,每次爆破前統(tǒng)計的爆破條件如表1所示。測試前先設置好儀器參數(shù),為了避免其他因素觸發(fā)記錄儀,測試必須和現(xiàn)場爆破作業(yè)同步進行,在起爆之前30min打開記錄儀,撤離現(xiàn)場。通過現(xiàn)場的試驗,獲得了-760、-825m水平頂板、邊幫拉底爆破振動測試參數(shù),其中-760m水平爆破振動測試參數(shù)見表2、表3。采用薩氏公式,分別對拉底爆破振動速度選取不同藥量與爆心距指數(shù)比例關系進行擬合,得到-760m、-825m水平頂板以及邊幫拉底爆破振動速度預測公式,見表4。-760m、-825m水平頂板以及邊幫拉底爆破振動速度對數(shù)散點見圖4～圖7。4爆炸振動的控制措施常用的爆破振動控制方法有段最大藥量控制(或稱比例藥量控制法)、微差干擾降震等幾種有效方法。(1)差爆破振動強度爆破振動峰值強度主要與炸藥量、爆心距及介質(zhì)條件有關,而在這些條件中人為控制最有效的因素是炸藥量。大量實踐證明,微差爆破振動峰值強度的大小,主要取決于最大分段藥量。將一次爆破藥量分成多段微差延期起爆,使得爆破振動峰值減小為受最大段藥量控制,這樣一次爆破規(guī)?？蓴U大很多倍而不會產(chǎn)生大的震動從而達到降震的目的。但在爆破振動應力波能量方面,總裝藥量比單段最大藥量更影響其大小。因此為了有效降低微差爆破地震效應,在控制單段最大藥量的同時,也應盡可能降低總藥量數(shù)。(2)雷管段數(shù)的影響微差爆破降振實質(zhì)是起爆各段藥量單獨作用,減少爆破振動振幅增加的可能性,從而降低振動強度,在單純靠控制比例藥量或段最大藥量不能滿足要求時一般應當結合微差爆破來干擾降振。該方法關鍵是控制段微差時間。理論分析表明,如果兩個波形互相疊加,其相位差為0.5T或1.5T(T為震動周期),疊加后的幅值最小;而當相位差為2T時,則疊加后的幅值最大。因此為了降震、選用延遲間隔為0.5T或1.5T的雷管段數(shù)。為了使一次爆破總量達到生產(chǎn)及施工要求,在冬瓜山銅礦階段空場法嗣后充填采礦法中,采用孔內(nèi)微差起爆,在起爆雷管精度比較高的情況下,孔內(nèi)微差間隔取25ms是可行的,但是從多次現(xiàn)場測試的振動信號分析,由于現(xiàn)場各種因素以及雷管精度的影響,常有跳段現(xiàn)象產(chǎn)生,引起不同段別的雷管幾乎同時起爆,對于地下結構需要重點保護的,在選擇微差雷管是可以